[发明专利]压电驱动器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及压电驱动器技术，尤其涉及一种圆环形压电驱动器及其制作方法。

背景技术

基于逆压电效应的压电驱动器具有尺寸小、线性好、控制方便、位移分辨率高、频率响应好、能耗低、无噪声、不受电磁干扰等特点，是一种理想的微位移新型固态执行器，非常适用于精确定位、小负载、大转矩、高精度的机械装置，特别是在激光通讯、生物工程、纳米加工、自动控制、机器人等高新技术领域，发挥着越来越重要的作用。同时，随着航空航天、石油化工、地质勘探、核能发电、汽车制造工业的迅速发展，压电驱动器在这些领域的应用需求也越来越多，但是，这些领域通常具有高低温等苛刻的环境，因此，可在极端苛刻环境下稳定工作的高性能压电驱动器的需求越来越多。

通常，压电驱动器按驱动方式不同，可分为刚性位移驱动器和谐振位移驱动器，而刚性位移驱动器包括多层式驱动器、单（双）晶片驱动器、彩虹式（Rainbow）驱动器、月牙式（Moonie）驱动器和钹式（Cymbals）驱动器等。其中，多层式驱动器是将多个压电陶瓷片通过有机粘结剂粘接或低温共烧等方法制成，具有承载力大、响应速度快、位移重复性好、体积效率高、驱动控制相对简单等优点，但是其位移量较小、电容量高。压电双晶片驱动器的典型结构是由两个长条压电晶片中间夹一金属薄片，并通过环氧树脂有机粘结剂粘接而成为一体的结构，这种结构的驱动器能够产生几十个微米到几个毫米的形变量，然而其自由端仅能承受较小的应力。

综上，现有压电驱动器为多层复合结构，而非一体成型的结构，使得压电驱动器结构和制作工艺复杂，产品质量不易保证；同时，由于多层复合结构的压电驱动器中，通常有粘结剂粘结而成，当压电驱动器在高低温苛刻环境下工作时，易出现高温软化、低温断裂等不良反应，导致粘结剂失效，进一步导致压电驱动器工作性能下降、影响压电驱动器的正常使用；此外，多层复合结构的压电驱动器中，各个部分的热膨胀系数并不相同，这样压电驱动器在高低温苛刻环境下工作时，会因各部分热膨胀系统不同而引起应力集中，同样会降低压电驱动器的性能、影响压电驱动器的正常使用。

发明内容

本发明提供一种压电驱动器及其制作方法，可有效克服现有多层复合结构压电驱动器存在的结构复杂，在高低温环境下容易出现工作性能下降的问题，可有效简化压电驱动器的结构，可适用于高低温环境下的工作需要。

本发明提供一种压电驱动器，包括：

圆环形结构的压电板，所述压电板的上表面设置有上电极，所述压电板的下表面设置有下电极，且所述压电板沿径向方向极化。

本发明提供一种压电驱动器的制作方法，包括：

将压电材料制备成圆环形结构的压电板；

在所述压电板的内壁和外壁上分别设置电极，并对所述压电板进行极化，使得所述压电板沿径向方向极化；

在极化后的所述压电板的上表面设置上电极，在所述压电板的下表面设置下电极。

本发明提供的压电驱动器及其制作方法，通过采用独立的圆环形压电板，使得压电驱动器的结构简单，制作工艺简单，产品质量容易保证；本实施例压电驱动器也可有效避免传统复合结构压电驱动器中由于需要用有机粘结剂粘接而不能承受极端苛刻环境的固有缺陷，提高了压电驱动器的机电转换效率，且也可避免传统压电驱动器结构中因各部分热膨胀系数不一致而引起的应力集中问题，可有效确保压电驱动器在高低温苛刻环境下工作时的工作性能，提高压电驱动器工作的稳定性和可靠性。本实施例压电驱动器尺寸设计灵活，可根据需要制作合适尺寸的压电驱动器，且可适用于更高温度范围的工作场景下，具有较高的环境适应能力。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的压电驱动器的主视图；

图2为图1中压电驱动器的俯视图；

图3为根据本发明实施实例提供的压电驱动器所测得的电压-微位移曲线图；

图4为本发明实施例提供的压电驱动器工作时的变形示意图；

图5为本发明实施例二提供的压电驱动器的制作方法流程示意图。

具体实施方式

鉴于现有压电驱动器存在的结构复杂的问题，本发明提供一种结构简单，制作方便的压电驱动器，该压电驱动器为圆环形结构。下面将以具体实例对本发明技术方案做详细的说明。